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Magnesiumoxid in Form eines feinen Pulvers und seine VerwendungMagnesium oxide in the form of a fine powder and its use
Gegenstand der Erfindung ist ein Magnesiumoxid mit einemThe invention relates to a magnesium oxide with a
MgO-Gehalt > 95 Gew.-%, vorzugsweise > 98 Gew.-%, in Form eines feinen Pulvers mit einer Teilchengröße < 15 ym und einer spezifischen Oberfläche < 20 m2/g, bestimmt nach BET aus der Stickstoffadsorptionsisotherme.MgO content> 95% by weight, preferably> 98% by weight, in the form of a fine powder with a particle size <15 μm and a specific surface area <20 m 2 / g, determined according to BET from the nitrogen adsorption isotherm.
Um bei der Herstellung von Keramiken, z.B. von feuerfesten Erzeugnissen, eine hohe Dichte zu erzielen, ist es erwünscht, die Hohlräume zwischen den Körnern der Matrix mit sehr feinen Teilchen, d.h. mit einem Mikropulver, auszufüllen. Ein Material, das sich dabei etwa hinsichtlich der Feuerfestigkeit besonders eignet, ist ein Mikropulver auf der Grundlage von Magnesiumoxid hoher Reinheit.In order to manufacture ceramics e.g. of refractory products to achieve high density, it is desirable to fill the voids between the grains of the matrix with very fine particles, i.e. with a micropowder. A material that is particularly suitable for fire resistance is a micropowder based on high-purity magnesium oxide.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Magnesiumoxid-It is an object of the invention to use a magnesium oxide
Mikropulver zu schaffen, das sich zum Ausfüllen der Hohlräume in einer Keramikmatrix und zur Herstellung hochdichterTo create micropowder that can be used to fill the cavities in a ceramic matrix and to produce high density
Keramiken eignet, ohne jedoch auf diese Anwendungsfälle beschränkt zu sein.Ceramics are suitable, but are not limited to these applications.
Nach der Erfindung ist ein derartiges Magnesiumoxid- Mikropulver dadurch gekennzeichnet, daß es einen statistischen Mittelwert des Kornformfaktors der Primär¬ teilchen zwischen 1 und 1,5 aufweist und die Teilchen eine Beschichtung aus einer hydrophobierenden Substanz besitzen. Der Kornformfaktor K ist durch die BeziehungAccording to the invention, such a magnesium oxide micropowder is characterized in that it has a statistical mean value of the grain shape factor of the primary particles between 1 and 1.5 and the particles have a coating of a hydrophobizing substance. The grain shape factor K is due to the relationship
K ü2 K ü 2
4 ιuι F4 ι u ι F
definiert, wobei U den Teilchenumfang und F die Teilchenfläche bedeutet, jeweils bezogen auf den Aufriß, des Teilchens, wie er unter dem Mikroskop erscheint. Unter "Primärteilchen" sind die dispergierten, nicht agglomerierten Teilchen zu verstehen. Der Kornformfaktor K, eine dimensionslose Zahl, ist 1 im Falle eines exakt kugelförmigen Teilchens und ist umso größer, je stärker die Form des Teilchens von der Kugelform abweicht. Der Kornformfaktor mit einem statistischen Mittelwert der Verteilungskurve im Bereich zwischen 1 und 1,5 definiert demnach Primärteilchen von annähernd kugelförmiger Gestalt.
Als hydrophobierende Substanzen, mit denen die Magnesiumoxidteilchen nach der Erfindung beschichtet oder überzogen sind, eignen sich oberflächenaktive Stoffe, insbesondere ungesättigte oder gesättigte Fettsäuren oder deren Derivate, organometallische Substanzen - wie Silane, Titanate, Zircoalu inate, Metallseifen - oder Silikone oder organische Polymere.defined, where U is the particle size and F is the particle area, each based on the elevation of the particle as it appears under the microscope. “Primary particles” are understood to mean the dispersed, non-agglomerated particles. The grain shape factor K, a dimensionless number, is 1 in the case of an exactly spherical particle and is larger the more the shape of the particle deviates from the spherical shape. The grain shape factor with a statistical mean of the distribution curve in the range between 1 and 1.5 therefore defines primary particles of approximately spherical shape. Suitable hydrophobing substances with which the magnesium oxide particles are coated or coated according to the invention are surface-active substances, in particular unsaturated or saturated fatty acids or their derivatives, organometallic substances - such as silanes, titanates, zircoaluminates, metal soaps - or silicones or organic polymers.
Durch diese Substanzen wird die innere Reibung des Magnesiumoxid-Mikropulvers herabgesetzt und die Teilchen erhalten im Zusammenwirken mit dem angewendeten Bindemittel ein hohes Maß an Beweglichkeit, so daß bei der Formgebung der Keramik ein hoher Verdichtungsgrad erreicht wird.These substances reduce the internal friction of the magnesium oxide micropowder and, in cooperation with the binder used, give the particles a high degree of mobility, so that a high degree of compaction is achieved when the ceramic is shaped.
Das erfindungsgemäße Magnesiumoxid weist im allgemeinen einen Gehalt von 0,1 bis 10 Gew.-% an hydrophobierender Substanz auf.The magnesium oxide according to the invention generally has a content of 0.1 to 10% by weight of hydrophobicizing substance.
Durch diese Beschichtung wird der Dispergierungsgrad des Magnesiumoxid-Mikropulvers erhöht, d.h. das erfindungsgemäße Mikropulver besteht neben isoliert vorliegenden Primär¬ teilchen nur aus relativ kleinen Agglomeraten von Primär- teilchen. In diesem Sinne weist das Pulver eine Teilchengröße < 15 μm, vorzugsweise von 0,2 bis 15 μm auf. Dabei liegt die Größe der Primärteilchen bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 2 μm.This coating increases the degree of dispersion of the magnesium oxide micropowder, i.e. the micropowder according to the invention consists, in addition to isolated primary particles, only of relatively small agglomerates of primary particles. In this sense, the powder has a particle size <15 μm, preferably from 0.2 to 15 μm. The size of the primary particles is preferably in the range from 0.2 to 2 μm.
Die spezifische Oberfläche des Mikropulvers, welche nach BET aus der Stickstoffadsorptionsisotherme bestimmbar ist, soll nicht allzu hoch sein; sie liegt beim erfindungsgemäßen Magnesiumoxid unter 20 m /g, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 7 m2/g.The specific surface area of the micropowder, which can be determined according to BET from the nitrogen adsorption isotherm, should not be too high; in the magnesium oxide according to the invention it is below 20 m / g, preferably in the range from 2 to 7 m 2 / g.
Ein für die Zwecke der Erfindung besonders geeignetes Magnesiumoxidpulver kann durch Pyrohydrolyse einer Magnesiumchloridlösung gewonnen werden, wobei zur thermischen Zersetzung ein Sprühröstofen eingesetzt werden kann. Das dabei erhaltene Pulver wird sodann mit der hydrophobierenden Substanz beschichtet. Einige der durch die Erfindung zu erzielenden Vorteile werden in den nachstehenden Beispielen aufgezeigt.
Beispiel 1:A magnesium oxide powder which is particularly suitable for the purposes of the invention can be obtained by pyrohydrolysis of a magnesium chloride solution, it being possible to use a spray roasting furnace for the thermal decomposition. The powder obtained is then coated with the hydrophobicizing substance. Some of the advantages to be achieved by the invention are shown in the examples below. Example 1:
Durch Sprührösten einer gereinigten Magnesiumchloridlösung wurde ein Magnesiumoxidpulver A erhalten. Ein Teil dieses Materials wurde längere Zeit (6 Stunden) mit einer Metallseife gemischt und dabei wurde das beschichtete Magnesiumoxidpulver B erhalten. Die Eigenschaften dieser beiden Materialien A und B sind einander in der folgenden Tabelle 1 gegenübergestellt:A magnesium oxide powder A was obtained by spray-roasting a purified magnesium chloride solution. Part of this material was mixed with a metal soap for a long time (6 hours), and thereby the coated magnesium oxide powder B was obtained. The properties of these two materials A and B are compared in Table 1 below:
Tabelle 1Table 1
In der Körnungsanalyse geben die Werte d30r dso und d* 0 jene Teilchendurchmesser an, bei denen 30, 50 bzw. 70 % des Materials kleiner als der angegebene Wert sind.In the grain size analysis, the values d 30 rd so and d * 0 indicate those particle diameters in which 30, 50 and 70% of the material are smaller than the specified value.
Der Hydratationsgrad wurde bestimmt, nachdem die Proben in einem Klimaschrank 48 Stunden lang bei einer Temperatur von 40*C einer Atmosphäre mit 95 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt worden waren. Der Hydratationsgrad wurde aus der Gewichtszunahme infolge von Aufnahme von Wasser bestimmt, wobei ein Hydratationsgrad von 100 % der vollständigen Umsetzung des MgO zu Mg(OH)2 entspricht.
Beispiel 2:The degree of hydration was determined after the samples had been exposed in an environmental cabinet for 48 hours at a temperature of 40 ° C. in an atmosphere with 95% relative air humidity. The degree of hydration was determined from the weight gain due to the absorption of water, a degree of hydration of 100% corresponding to the complete conversion of the MgO to Mg (OH) 2 . Example 2:
Es wurden Steinmischungen aus 10 Gew.-% unbehandeltem Magnesiumoxidpulver A bzw. 10 Gew.-% beschichtetem Magnesiumoxidpulver B und jeweils 90 Gew.-% Sintermagnesia in einer Korngröße unter 3 mm, gewonnen aus eisenarmem Naturmagnesit, hergestellt. Die Mischungen wurden zu Steinen gepreßt und diese wurden bei einer Temperatur von 1850*C gebrannt. Tabelle 2 zeigt die an den Steinen ermittelten Prüfwerte.Stone mixtures were produced from 10% by weight of untreated magnesium oxide powder A or 10% by weight of coated magnesium oxide powder B and in each case 90% by weight of sintered magnesia with a grain size of less than 3 mm, obtained from low-iron natural magnesite. The mixtures were pressed into stones and these were fired at a temperature of 1850 ° C. Table 2 shows the test values determined on the stones.
Tabelle 2Table 2
Beispiel 3: Aus 100 Gew.-% Magnesiumoxidpulver A bzw. 100 Gew.-% Magnesiumoxidpulver B wurden Formkörper hergestellt und bei einer Temperatur von 1600*C gebrannt. Tabelle 3 zeigt die ermittelten Prüf erte.Example 3: Shaped articles were produced from 100% by weight of magnesium oxide powder A or 100% by weight of magnesium oxide powder B and fired at a temperature of 1600 ° C. Table 3 shows the test results.
Tabelle 3Table 3